Laserdiood on sisuliselt pooljuhtdiood. Vastavalt sellele, kas PN-ristmiku materjal on sama, saab laserdioodi jagada homojunctioniks, ühekordseks heterosõlmeks (SH), topelt heterosõlmeks (DH) ja kvantkaevu (QW) laserdioodiks. Kvantkaevu laserdioodide eelised on madal lävivool ja kõrge väljundvõimsus ning need on turul peamised tooted. Laseritega võrreldes on laserdioodidel kõrge efektiivsuse, väikese suuruse ja pika eluea eelised, kuid nende väljundvõimsus on väike (tavaliselt alla 2mW), lineaarsus ja ühevärvilisus pole head, mistõttu see mõjutab nende rakendusi kaabeltelevisioonisüsteemides. Väga piiratud, ei saa edastada mitmekanalilisi, suure jõudlusega analoogsignaale. Kahesuunalise optilise vastuvõtja tagasimoodulis kasutab üleslingi ülekanne valgusallikana tavaliselt kvantkaevu laserdioodi.
Pooljuht-laserdiood, PN-ristmikuga risti asetsevate paralleeltasandite paar, moodustab Fabry-Peroti õõnsuse, mis võib olla pooljuhtkristalli lõhustustasand või poleeritud tasapind. Kaks ülejäänud külge on suhteliselt karmid, et kõrvaldada lasertegevus põhisuuna teistes suundades.
Pooljuhtide valguse kiirgus tuleneb tavaliselt kandjate rekombinatsioonist. Kui pooljuhi PN-ristmik rakendatakse ettepoole suunatud pingega, nõrgeneb PN-ristmiku tõke, sundides elektrone süstima N-piirkonnast PN-ristmiku kaudu P-piirkonda ja P-piirkonnast süstitakse auke PN kaudu ristmik N piirkonda ja need süstitakse PN ristmiku lähedale. Tasakaalulised elektronid ja augud rekombineeruvad, eraldades lainepikkusega λ footoneid, millel on järgmine valem:
λ=hc / Nt (1)
h - Plancki konstant; c - valguse kiirus; Nt - pooljuhi keelatud ribalaius.
Eespool nimetatud elektronide ja aukude spontaansest rekombinatsioonist tingitud luminestsentsi nähtust nimetatakse spontaanseks emissiooniks. Kui spontaanse kiirguse tekitatud footonid läbivad pooljuhti, siis kui nad läbivad emiteeritud elektronide ja aukude paarid, võivad nad ergastada rekombineeruma ja genereerima uusi footoneid, mis ergutavad ergastatud kandjaid rekombineeruma ja emiteerima uusi footoneid. Nähtust nimetatakse stimuleeritud kiirguseks. Kui sissepritsevool on piisavalt suur, moodustub termilise tasakaalu seisundile vastupidine kandjajaotus, see tähendab populatsiooni arv muutub vastupidiseks. Kui aktiivses kihis olevad kandjad on suures osas vastupidises suunas, tekitab väike kogus spontaanselt tekitatud footoneid resonantsõõnsuse mõlemas otsas vastastikuse peegeldumise tõttu induktiivset kiirgust, mille tulemuseks on positiivne tagasiside sageduse selektiivsest resonantsist või võimendusest teatud sagedusega. Kui võimendus on suurem kui neeldumiskadu, võib PN-ristmikust eraldada hea spektrijoonega laseriga koherentse valguse, mis on laserdioodi lihtne põhimõte.